科學網—記中國工程院院士趙煦的無人機研製之路

2020-12-06 科學網

 

趙煦解答技術問題

趙煦在辦公室工作

 

 趙煦在直升機試驗現場

 

□文/ 唐曉智

 

2011年,新中國航空工業迎來了60華誕。60年來,從無到有、從小到大、由弱而強,我國航空事業走過了一段艱難又榮耀的發展歷程。在航空工業發展的大背景下,我國大型無人駕駛靶機逐漸實現了從無到有、從模擬型到實體型、從大空域到大速度域、從無線電遙控到全程自主導航等多項重大突破和跨越,某型多功能多用途無人機系列的研製成功,標誌著我國大型無人機研製技術已躋身世界先進行列。這一切,都與一個人密切相關,他就是我國著名無人機專家、中國工程院院士趙煦將軍。

 

初出茅廬,邂逅「無人機」

 

建國初期,在無人靶機的生產上,我國尚無能為力,為了滿足航空武器靶場試驗的需求,只能從國外進口靶機。在當時特定的歷史條件下,進口源只能是蘇聯。於是,從蘇聯進口的20架「拉-17」靶機和10架米格-15比斯殲擊機改成的靶機就成了寶貴的「財富」。

 

靶機(即無人駕駛靶機)之所以寶貴,是因為它主要用於檢驗航空/防空武器系統的空中靶標,可以模擬目標飛機的各種特性,如幾何外形、飛行性能、紅外雷達特徵等,並隨目標飛機性能的不斷發展而提高,擔負著配合防空部隊訓練、實彈射擊和各類航空/防空武器效能鑑定的重任,被人們形象地稱為「空中磨刀石」。

 

到了20世紀60年代初,中蘇關係出現重大轉折,蘇方從我國撤走了專家、帶走了資料,實行技術封鎖。一時之間,20架「拉-17」靶機很快使用殆盡,10架米格-15比斯靶機因為「趴窩」滿足不了打靶要求,我國航空武器試驗一度陷入了困境。為了擺脫依賴國外進口靶機的窘迫局面,1965年3月,我國啟動了「長空一號」靶機的自主研製工作,卻囿於經濟實力不足、技術條件落後,研製工作舉步維艱、進展遲緩。

 

當時,趙煦已經從北京航空學院飛彈系飛行力學及控制專業畢業,並積極響應毛主席「廣闊天地大有作為」的號召,主動申請到了位於西北大漠戈壁深處的某飛彈試驗基地。剛到部隊的情景,趙煦一輩子難以忘懷:孤零零的營房、沒有樹、沒有路、風沙肆虐。環境如此,氣候上又是長年乾旱少雨、夏季酷熱、冬季嚴寒,生活自然也好不到哪兒去。駐地裡營房簡陋,平日吃的都是存放多年的陳糧,喝的則是含鹼量高、有害物質嚴重超標的水,真可謂居陋室、食陳糧、飲苦水。

 

處於荒涼之境的趙煦沒有任夢想荒蕪,反而於一番歷練中脫穎而出,與無人機「邂逅」。他利用下放到鍋爐房鍛鍊的時機,一邊工作,一邊學習,系統、紮實地學習了大量與飛機有關的專業知識,並把所學的知識融會貫通,為後來在「長空一號」研製中嶄露頭角打下了堅實基礎。

 

一個偶然的機會,趙煦和戰友們從某圖像資料中發現國外一張模糊的三輪小車圖片,他們靈機一動,產生了一個全新的無人駕駛靶機設計理念,並決定把它用於運載無人駕駛靶機滑跑起飛的工具,進行全新的設計和研製。他和戰友們將想法向部隊領導匯報後,立刻得到了高度重視。見習鍛鍊尚未結束,趙煦就被直接調進了「長空一號」靶機研製課題小組,並作為主要技術骨幹負責總體設計工作。從一個名不見經傳的「鍋爐小子」到「長空一號」的掌舵者,趙煦完成了人生中的第一個傳奇。從此,他的目標只有一個——依靠自己的實力,研製出中國的無人駕駛靶機。

 

大膽突破,相伴「無人機」

 

剛剛調入「長空一號」課題組的趙煦,不到30歲,還真有一股初生牛犢不怕虎的闖勁兒。要知道,當時,我國的無人靶機事業剛剛起步,內力不足,外力封鎖,沒有任何可供參考利用的技術資料,也沒有任何可供借鑑的成熟經驗。放眼望去,整個部隊滿打滿算也不過8個人從事與之相關的工作。此情此景,也稱得上白手起家了。

 

條件不足怎麼辦?動力問題要怎麼解決?

 

初入手時,他們要面對的問題很多,經過一番研究討論,趙煦和課題組抽絲剝繭,找到了「長空一號」的突破口,「沒有條件研製新機,咱可以自己改研。不依靠載機帶飛投放,靶機就得有三個輪子;要增加航程就得在動力系統上想辦法。」

 

作為總體方案的設計者,趙煦對空氣動力特性、結構強度、飛行性能、飛行航跡等進行了全面的計算論證。條件有限——你能想像只能利用計算尺、算盤和手搖計算機,來得出嚴謹、精密的數據嗎?你能想像只能比照實物建立計算模型的艱難麼嗎?同樣的結果,在計算機及信息技術高度發達的今天,你能想像四十多年前那群科研工作者要多耗費多少心力嗎?無論如何,經過兩年的刻苦攻關,趙煦和課題組大膽設想、全面創新,一邊研究、一邊試驗,巧妙地解決了「長空一號」的動力問題和起飛方式等難題。

 

1967年,「長空一號」靶機試飛成功,結束了我國從國外進口無人駕駛靶機的歷史,開創了我國自行研製無人駕駛靶機的先河。與西方國家相比,雖然我國在該技術上起步較晚,但起點高、成本低、技術可靠、使用方便,為後續無人機的發展奠定了堅實的基礎。而趙煦,也以一份完美的答卷贏得了欣賞與尊重。

 

20世紀80年代初,航空/防空武器系統鑑定試驗急需實體型靶機。趙煦再次出手。

 

「在那之前,我國從蘇聯進口的米格-15比斯飛機已全部從航空兵部隊退出現役。按照慣例,飛機退役就意味著要被毀形處理。不過我覺得,既然前蘇聯能用在役的米格-15比斯飛機改制成米格-15無人靶機,那我們不妨用退役的比斯飛機也來嘗試一下改研。」趙煦認為,利用退役的米格-15比斯飛機,可以達到合理利用資源、節約經費、縮短研製周期、「變廢為寶」的效果,又能夠解決航空/防空武器系統鑑定試驗急需實體型靶機的難題,一旦成功,便是多贏的局面。

 

「我們決定,放棄蘇聯研製實體型靶機時需要人工試飛的方法,使用前,各種試驗科目都在地面完成,直接提供使用。」想法的確夠大膽,因為這意味著必須設計出一套全新的高可靠性自動飛行控制系統,也意味著給研製工作增加了一道技術難關,多少有些「自討苦吃」。不過,趙煦那種「完不成任務,決不收兵」的執拗勁兒一上來,就一定要嘗到「甜頭兒」。他們用地面反覆測試檢查,代替了空中試飛調整駕駛儀參數和飛機平衡的複雜方式,大大減小了研製試飛風險,既解脫了飛行員,又提高了可靠性。

 

1984年6月6日,米格-15比斯靶機(又稱「靶—五乙」靶機)試飛成功。至此,我國既有模擬型的「長空一號」靶機,又有實體型的米格-15比斯靶機,解決了多年來發展航空/防空武器系統對靶機的需求。在此基礎上,他再接再厲,為適應我國航空/防空武器發展的不同試驗需求,逐步研製出低空、機動、電子幹擾、紅外增強、雷達增強等各型靶機,形成了「靶—五乙」靶機系列。

 

隨著航空/防空武器裝備的發展,超音速無人駕駛靶機的研製又一次擺在了趙煦和課題組的面前。

 

其實,早在20世紀60年代,我國就投入了相當的經費來研製超音速無人駕駛靶機,最終卻不了了之,原因是攻克不了相關技術領域的難題,其中,公認的最大難題是——我國當時沒有全數字式控制系統。難道真的要像國外一樣走全數字式控制系統之路嗎?難道真的只能消耗一二十年,被人牽著鼻子走嗎?趙煦不信這個邪,在鋪天蓋地的質疑聲中,他帶領技術人員,以試驗數據為依據,用錯誤驗證正確,用失敗驗證成功,將該項目分成八大系統近300個課題,經過4年多的刻苦攻關,進行了成百上千次的試驗驗證,研究解決了「不可變的模擬式自動控制系統對大空域大速度的全權限控制」等十大技術難題,實現了對超音速靶機的全權限控制、克服無人機地面效應影響和穩定超音的三大理論突破。

 

1995年4月13日,超音速無人駕駛靶機試飛獲得圓滿成功,填補了我國在該領域的空白,使我國成為繼美國、俄羅斯之後第三個擁有超音速無人駕駛靶機的國家,標誌著我國大型無人機的研製水平已躋身世界先進行列。

 

性能好、成本低,在趙煦的成品概念中,「物美價廉」絕對是一個關鍵詞;大膽創新、毫不退縮,在趙煦的科研概念中,「沒有做不到,只有想不到」也絕對是一個信條。用他的話說,「如果我們不站在國家利益的高度去主動考慮問題,一味地去崇信別人,低估自己,不僅會使國家遭受不應有的損失,而且也會阻礙我國無人機事業的發展。」

 

超音速靶機研製成功後,他立即投入某型全自主靶機研製,硬是憑著執著的追求和堅毅的性格,成功實現了全程自主導航飛行和自動返場著陸,開創了新型靶機當年立項、當年試飛成功、當年提供使用的先河。

 

「長空一號」靶機、米格-15比斯靶機、超音速靶機和全自主靶機的相繼研製成功,使我國大型無人駕駛靶機實現了從無到有、從模擬型到實體型、從大空域到大速度域、從無線電遙控到全程自主導航等多項重大突破和跨越,不僅滿足了航空/防空武器系統試驗打靶的需求,填補了多項國內空白,也使趙煦更加堅定了走立足國情、自主創新的無人機研製發展之路。

 

一世傾情,心系「無人機」

 

我國航空工業發展至今,已經從航空救國走到了航空強國,科技沒有終點,科技強軍的偉大徵途波瀾壯闊。隨著世界軍事強國無人機的發展和應用,各國對無人機事業的發展也越來越重視,多用途無人機已成為當前世界軍用航空研製與發展的熱點。在認真總結四代大型無人駕駛靶機成功研製經驗的基礎上,趙煦又提出了以某型殲擊機為平臺,展開多功能無人機的研製。經過多年艱苦卓絕的探索,2003年成功研製出集多種功能和用途於一體,並且發展潛力巨大的多功能、多用途無人機。該型無人機的研製成功,產生了顯著的經濟軍事效益,走出了一條利用退役飛機發展無人機技術的獨特道路。

 

辛勤的汗水必將澆灌出豐碩的果實。幾十年無悔追求,斬獲軍功章無數。其科研成果先後獲全國科學大會獎1項,國家科技進步獎一、二、三等獎各1項,軍隊科技進步獎10多項;先後榮立一等功1次、二等功2次、三等功4次。

 

不唯書、不唯上、實事求是、腳踏實地,是他的科研品質,也是他為人處世的原則。47年以來,他學習無人機,研究無人機,也情系無人機。

 

趙煦認為,在軍事鬥爭中,無人機的規模和作用應是「第二空軍」力量,要把我國的無人機發展好,提高研製技術水平是關鍵。靠買,買不來軍隊現代化;靠等,等不來先進的武器裝備。作為一位無人機研究者,他能做的,唯有立足國情、放眼世界、大膽創新、不斷求索。儘管年逾古稀,目前,他仍然帶領著科研團隊展開新型無人機項目研製,力求使我國無人機事業再上一個新臺階。

 

《科學時報》 (2011-09-09 A2 專題)

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